Блок вычислительный (БВ)
представляет собой IBM PC-совместимый компьютер в индустриальном исполнении (корпус типа RPC-500 или KI-24) с подключенными к нему монитором и клавиатурой. Для управления оборудованием станции в БВ устанавливаются специализированные контроллеры. Они могут быть 2-х типов:
- универсальный контроллер M& C (Monitoring and Control)
- многопортовый контроллер МОХА.
Блок управления и контроля (БУК) предназначен для управления работой оборудования ВЧ тракта и сбора диагностической информации о его состоянии. Для этого в состав БУКа включен микроконтроллер, взаимодействующий с оборудованием антенного поста через специальные платы сопряжения, также входящие в состав БУКа.
Привод (угломестный или азимутальный) со встроенным в него датчиком углового положения рефлектора представляет собой двигатель постоянного тока с редуктором, преобразующим вращательные движения двигателя в поступательные движения штока. Привода предназначены для изменения положения рефлектора антенны в азимутальной и угломестной плоскостях для его точного наведения на ретранслятор ИСЗ. Датчик углового положения рефлектора представляет собой магниточувствительный элемент, формирующий сигнал всякий раз при прохождении рядом с ним полюса магнита, размещенного на оси двигателя. АСУ обрабатывает эти сигналы и преобразует их в координаты углового положения рефлектора.
Тюнер типа ТС-70-02 предназначен для свёртки, усиления и детектирования фазомодулированного сигнала и используется в системе наведения антенны станции, обеспечивая выдачу на БВ постоянного напряжения, пропорционального уровню принимаемого с РТР радиосигнала.
АСУ земных станций, работающих в единой сети спутниковой связи и связанных между собой спутниковыми каналами, также взаимодействуют между собой, образуя собственную сеть передачи служебной информации. Наличие такой сети делает возможным по строение системы управления и контроля комплексной
сети спутниковой связи " Полюс" .
Функциональная схема системы управления абонентской станции, обслуживающей только одно направление связи представлена на рис.1. На узловой станции для подключения модемов других направлений должны быть установлены дополнительные специализированные
контроллеры (по одному на каждое направление) в случае использования контроллеров M& C либо задействованы дополнительные порты RS-232C на платах контроллеров MOXA.
Основную роль в работе системы управления играет компьютер вычислительного блока. Его программное обеспечение можно разделить на несколько основных программных подсистем:
подсистема контроля и управления оборудованием станции
подсистема автосопровождения
подсистема автоматического переключения на резервное оборудование передающих трактов
подсистема автоматического включения оборудования по умолчанию
подсистема автоматической регулировки уровня модулятора
подсистема электронного документирования работы станции.
Подсистема контроля и управления оборудованием станции.
Подсистема обеспечивает оператору возможность контролировать работу всей станции в целом вплоть до отдельных устройств и систем. С ее помощью оператор может с клавиатуры БВ осуществлять управление оборудованием станции, производить настройку его параметров, управлять работой автоматических подсистем станции, обмениваться сообщениями с операторами удаленных станций в режиме " телетайп" по супервизорному каналу.
Оператор узловой и центральной станции сети дополнительно получает информацию о текущем состоянии и копии электронных журналов работы всех станций сети, которые являются ведомыми по отношению к его собственной станции.
Для выполнения этих задач подсистема предоставляет в распоряжение оператора набор отображаемых на экране окон, предназначенных для контроля и управления различными системами станций.
Каждое окно имеет в своем составе панель отображения текущего состояния. Большинство окон, кроме того, включает в себя набор иерархических меню для управления оборудованием, его параметрами, а также связанными с этим оборудованием программными подсистемами автоматики.
Текущее состояние оборудования местной станции, отображаемое в панелях окон, определяется на основе информации о состоянии основных устройств и систем станции " Полюс-ЦСС" , получаемой по каналам управления от подключенных к БВ тюнера, спутникового модема и БУК антенного поста.
Текущее состояние оборудования ведомых станций определяется на основе информации, получаемой по супервизорным каналам от систем управления этих станций.
Подсистема контроля и управления позволяет оператору выполнять следующие действия:
- Производить визуальный контроль основных параметров радиолиний, обслуживаемых собственной станцией:
величина отношения сигнал/шум на входах всех модемов собственной станции
величина отношения сигнал/шум на входе модемов корреспондентских станции
величина уровня сигнала на входах демодуляторов всех модемов собственной станции
величина уровня сигнала на входах демодуляторов модемов корреспондентских станций
величина уровня сигнала на выходе демодуляторов всех модемов собственной станции
величина уровня сигнала на выходах демодуляторов модемов корреспондентских станций
состояние модуляторов и демодуляторов всех модемов собственной станции
состояние модуляторов и демодуляторов модемов корреспондентских станций
наличие приема телеметрической информации по СВК от корреспондентской станции
наличие приема телеметрической информации по СВК от собственной станции на корреспондентской станции
обобщенная диагностика состояния антенного поста собственной станции
обобщенная диагностика состояния системы наведения собственной станции.
Примечание: Контроль параметров модемов корреспондентских станций возможен при наличии приема данных телеметрии по супервизорному каналу.
- Производить визуальный контроль основных параметров спутниковых модемов станций, ведомых по отношению к собственной:
величина отношения сигнал/шум на входе всех модемов ведомых станции
величина уровня сигнала на выходах демодуляторов всех модемов ведомых станций
состояние модуляторов и демодуляторов всех модемов ведомых станции
наличие приема данных по всем СВК ведомых станции
обобщенная диагностика состояния антенных постов ведомых станции
обобщенная диагностика состояния систем наведения ведомых станции.
Примечание: Контроль параметров ведомых станций возможен при наличии приема данных телеметрии от них по сети СВК.
- Производить просмотр и копирование на дискету электронного журнала работы местной станции. - Производить просмотр и копирование на дискету электронных журналов работы ведомых станций при наличии приема данных от них по сети СВК. - Вводить в журнал собственные текстовые сообщения. - Производить управление спутниковыми модемами собственной станции в режиме " командной строки" .
- Устанавливать параметры системы автоматической регулировки уровня передачи.
- Управлять работой оборудования антенного поста собственной станции:
контролировать значение мощности в антенно-фидерном тракте и эквиваленте нагрузки
включать и выключать усилители мощности и конверторы
включать и выключать систему обогрева рефлектора и систему видеонаблюдения
коммутировать выход усилителей мощности на облучатель антенны или эквивалент нагрузки
устанавливать параметры программной подсистемы автоматического переключения на резервное оборудование передающих трактов
включать и выключать программные подсистемы автоматического переключения на резервное оборудование передающего тракта и автоматического включения оборудования " по умолчанию" .
- Управлять работой оборудования антенного поста ведомой станции:
контролировать значение мощности в антенно-фидерном тракте и эквиваленте нагрузки
включать и выключать усилители мощности и конверторы
включать и выключать систему обогрева рефлектора и систему видеонаблюдения
коммутировать выход усилителей мощности на облучатель антенны или эквивалент нагрузки
устанавливать параметры программной подсистемы автоматического переключения на резервное оборудование передающих трактов
включать и выключать программные подсистемы автоматического переключения на резервное оборудование передающих трактов и автоматического включения оборудования по умолчанию.
- Управлять работой системы автоматического управления положением антенны собственной станции
и задавать параметры системы, а именно:
границы регулирования положения рефлектора - угловые координаты, ограничивающие область возможных положений рефлектора при ручном позиционировании, программном и экстремальном наведении.
чувствительность датчиков положения антенны
- шаг поиска по углам азимута и места
частоту приема и полосу пропускания приемного тракта тюнера
предельные максимальное и минимальное значения сигнала на выходе тюнера. Выход сигнала за эти пределы вызывает соответственно калибровку АРУ тюнера и переход в программное наведение из-за потери сигнала.
максимальную допустимую погрешность наведения рефлектора на спутник.
проводить калибровку приводов антенны по углу места и углу азимута. Эта процедура проводится в случае аварийной ситуации, когда по какой-либо причине потеряны координаты истинного положения рефлектора антенны. В этом случае вначале рефлектор переводится в крайнее левое для угла азимута и крайнее нижнее для угла места положение. В процессе перемещения подсчитываются сигналы датчиков положения и определяется смещение рефлектора от начала координат. Затем координатам присваиваются нулевые значения в единицах показаний датчиков и в угловых единицах (градусы, минуты). После этого антенна возвращается в исходное положение.
производить перемещение рефлектора антенны вручную с помощью клавиатуры БВ.
включать и отключать программную подсистему автоматического сопровождения.
В случае отказа БВ или платы контроллера в БУК имеется возможность управления приводами антенны вручную с пульта ручного наведения ПРН1.
Подсистема автосопровождения (АС)
Подсистема АС предназначена для автоматической коррекции положения рефлектора в соответствии с суточными перемещениями спутника-ретранслятора. Ее основной задачей является поддержание оптимального положения рефлектора антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, соответствующих направлению оси диаграммы направленности антенны на спутник. Потери, связанные с неточностью наведения на спутник, не должны превышать 0,5 дБ.
В основу работы подсистемы АС положено сочетание двух методов слежения за спутником:
экстремальное наведение по максимуму значения принимаемого тюнером сигнала со спутника
программное наведение на расчетные координаты при отсутствии приема сигнала со спутника.
После нахождения оптимальной координаты по углу азимута аналогично происходит поиск координаты
по углу места. Полученные координаты заносятся в массив данных о траектории движения спутника. В этом массиве хранятся данные о результатах последних успешных сеансов экстремального наведения с указанием даты и времени проведения. Они используются для прогнозирования траектории движения спутника.
Для прогнозирования используются данные о 20-и и более успешных сеансах экстремального наведения за последние 24 часа. Если за этот период времени произошло меньше 20 успешных сеансов экстремального наведения, используются данные о более ранних сеансах. Если же общее число хранимых в массиве данных о сеансах экстремального наведения меньше 20, сеанс программного наведения не проводится и рефлектор остается на месте.
Элементы программного наведения используются и при калибровке штоков приводов: при возврате антенны в исходное положение.
Подсистема автоматического переключения на резервное оборудование передающего тракта
Служит для восстановления работоспособности передающего тракта станции при выходе из строя какого-либо из его элементов (блок преобразования частоты или усилитель мощности). Восстановление происходит путем замены вышедшего из строя элемента на резервный. Критерием исправности передающего радиотракта является значение мощности сигнала на выходе облучателя, которое должно быть выше порогового значения
(задается оператором для каждого из усилителей мощности).
Устройство, замена которого привела к восстановлению работоспособности передающего радиотракта, считается неисправным и его выход из строя обозначается на мнемосхеме антенного поста красным цветом.
При ручном управлении оборудованием антенного поста с клавиатуры БВ включенная подсистема автоматического переключения временно выключается, чтобы не препятствовать действиям оператора. Включение подсистемы происходит через 60 сек. после завершения работы на клавиатуре.
Также подсистема автоматического переключения временно выключается при проведении сеансов экстремального и программного наведения. Поэтому время от момента возникновения аварии до переключения на резервное оборудование при аварии тракта передачи в ходе сеанса наведения определяется длительностью сеанса наведения и может достигать 5 мин. Эта цифра обусловлена максимальной длительностью сеанса наведения.
Подсистема автоматической регулировки уровня модулятора
Подсистема автоматической регулировки уровня модулятора предназначена для поддержания в заданных пределах величины отношения сигнал/шум на входах модемов корреспондентских станций. На каждом из обслуживаемых направлений связи может использоваться как программный, так и аппаратный режим работы АРУ. Эти режимы имеют сходный принцип действия, а отличаются методом его реализации.
Программный режим АРУ
Этот режим полностью реализован на базе программного обеспечения Блока Вычислительного АСУ ЗС. Программа, корректируя уровень сигнала на выходе спутниковых модемов собственной станции, стремится удерживать отношение сигнал/шум на входах модемов корреспондентских станций в установленных оператором пределах. Данные об этом параметре постоянно поступают от АСУ корреспондентских станций по супервизорным каналам спутниковых модемов.
Если величина отношения сигнал/шум на входе модема корреспондентской станции не выходит за установленные рамки, корректировка уровня модулятора данного направления не производится. В противном случае выходной уровень модулятора изменяется с периодичностью 1 раз в 4 секунды. Величина шага изменения уровня определяется разницей между текущим значением величины отношения сигнал/шум на входе модема корреспондентской станции и ближайшим разрешенным значением. При разнице менее 1дБ шаг составляет 0,1 дБм, а при больших отклонениях он увеличивается до 1 дБм. Пределы изменения выходного уровня модулятора также задаются оператором.
В ходе сеанса экстремального наведения выходной уровень модема остается постоянным, так как предполагается, что наведение осуществляется по собственному сигналу.
Аппаратный режим АРУ
В этом режиме используется режим автоматической регулировки уровня модулятора, реализованный в спутниковом модеме (AUPC - Automatic Uplink Power Control). В потоке супервизорного канала выделяется специальный канал AUPC (около 300 Бод), по которому модемы сообщают друг другу значение отношения сигнал/шум на входе демодулятора. Программное обеспечение модема стремится поддерживать величину отношения сигнал/шум на входе модема корреспондентской станции равным установленному оператором значению. Этот режим может применяться даже в том случае, когда АСУ отсутствует или не работает на одной или обеих станциях.
Подсистема электронного документирования работы станции
Подсистема электронного документирования работы станции предназначена для сохранения на жестком диске файлов журнала, содержащих протокол работы станции и действий оператора. Подсистема автоматически записывает в журнал данные о результатах сеансов наведения, изменениях состояния оборудования антенного поста, авариях модулятора и демодулятора, состоянии связи по супервизорному каналу. Для каждой записи указывается время ее создания. Оператор также может вносить в журнал свои сообщения.
Каждым суткам работы станции соответствует отдельный файл. По завершении суток текущий файл журнала закрывается и открывается новый. Срок хранения файлов на жестком диске станции - 99 суток.
При наличии связи по супервизорному каналу файл журнала ведомой станции передается, по мере заполнения, на ведущую станцию.
При установлении связи по супервизорному каналу сразу начинается передача всей ранее не переданной информации журнала, что может вызвать задержку в появлении данных телеметрии с абонентской станции на экране системы управления узловой станции.
Принципы построения и функционирования комплексной
системы управления можно проиллюстрировать на примере сети станций.
Приведенная в этом примере сеть является сетью смешанного типа.
Станции N3 и N7 являются периферийными станциями (обслуживают только одно направление связи), а станции N1, 2, 4, 5, 6 - узловыми станциями (обслуживают более одного направления связи).
Структура построения системы управления и контроля для рассматриваемой сети представляет собой сеть АСУ ЗС, связанных между собой через дополнительные супервизорные каналы (СВК), которые формируются в спутниковых модемах в дополнение к каналам трафика и обеспечивают дуплексную передачу служебной информации между АСУ. Скорость передачи информации в СВК может достигать 1/32 от скорости основного канала. Выход супервизорного канала представляет собой асинхронный стык RS-232C, который подключается к Вычислительному блоку станции через разъем на задней стенке модема. Включение СВК производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации на спутниковый модем.
Каждая станция сети имеет свой уникальный ID(идентификационный номер). Наличие такого номера позволяет АСУ различных станций (не обязательно соседних) обмениваться служебными сообщениями по сети супервизорных каналов. При этом ID в заголовке сообщения используется как адрес, определяющий станцию, которой сообщение адресовано. Все функции формирования и обмена служебными сообщениями, а также маршрутизации проходящих служебных сообщений выполняются штатным программным обеспечением АСУ ЗС.
Взаимодействие АСУ соседних станций организовано по иерархическому принципу:
по отношению к связанной с ней станцией сети каждая станция может быть ведущей, ведомой или равной
никакая станция не может иметь более одной ведущей станции, но может иметь несколько ведомых и равных.
В приведенном примере АСУ станций взаимодействуют следующим образом:
станция N2 является ведомой по отношению к станции N1 и ведущей по отношению к станциям NN3, 4, 6
станция N3 является ведомой по отношению к станциям N1 и N2
станция N4 является ведомой по отношению к станциям N1 и N2 и ведущей по отношению к станции N6
станция N5 является ведомой по отношению к станции N1 и ведущей по отношению к станции N7
станция N6 является ведомой по отношению к станциям NN1, 2, 4
станция N7 является ведомой по отношению к станциям NN1, 5
станции NN4 и 5 являются равными, как и станции NN5 и 6. В противном случае у одной из этих станций оказалось бы 2-е ведущих станции
станция N1 не имеет ведущей станции и является ведущей по отношению ко всем остальным станциям сети. В системе управления и контроля сети она играет роль центральной станции (ЦС).
На рисунке направление супервизорного канала от ведущей станции к ведомой обозначено стрелкой, а супервизорный канал между равными по статусу станциями изображен линией
красного цвета.
Служебное сообщение с информацией о текущем состоянии ведомой станции раз в несколько секунд передается на ведущую станцию. Там оно обрабатывается, объединяется с аналогичными данными других ведомых станций, с информацией о собственном состоянии и передается на вышестоящую ведущую станцию. Аналогичным образом передаются и служебные сообщения, содержащие строки электронного журнала работы станций.
Таким образом, оператор любой узловой станции располагает информацией о текущем состоянии, а также копиями журналов работы всех станций сети, которые являются ведомыми по отношению к его собственной станции.
В сообщениях и командах, приходящих на станцию от ведущей станции, анализируется ID адресата. Сообщения, адресованные данной станции, обрабатываются ПО данной станции. Сообщения, адресованные ведомой станции по отношению к данной станции, направляются в СВК соответствующего модема для передачи адресату.
Оператор центральной станции получает информацию о состоянии всех станций сети и может отправить сообщение или команду управления на любую из них.
В рамках системы управления и контроля сети станций обеспечивается выполнение следующих функций:
автоматический контроль и индикация на ведущей станции основных параметров модемов всех ведомых станций
автоматическая звуковая и визуальная сигнализация на ведущей станции при возникновении аварийных ситуаций на ведомых станциях
автоматический контроль и индикация состояния и основных параметров антенных постов всех ведомых станций на ведущей станции
автоматический контроль и индикация состояния и основных параметров систем автосопровождения всех ведомых станций на ведущей станции
автоматическое копирование и хранение электронных журналов работы всех ведомых станций на ведущей станции
обмен текстовыми сообщениями между операторами любых станций сети.
На центральной станции сети все эти функции выполняются по отношению ко всем другим ЗС, входящим в состав сети.
![](1x1.gif"){kind=spacer}
карта сайта
